Gastbeitrag: DI Günther Hraby, Geschäftsführer easyTherm® GmbH
Energieautarkie im Wohnbau
Energieautarkie bedeutet, dass ein Haushalt seinen Energiebedarf weitgehend selbst decken kann, ohne auf externe Energiequellen angewiesen zu sein. Die Frage, ob eine Photovoltaik-Anlage im Ein- oder Mehrfamilienhaus eine rein elektrische Infrarotheizung argumentierbar macht, um eine hochgradige Energieautarkie zu erreichen, ist von großer Bedeutung. Das Ergebnis ist mehr als überraschend…
Die Sonne als unerschöpfliche Energiequelle für Energieautarkie
Die Sonne, ein Hauptreihenstern, verbrennt in ihrem Zentrum Wasserstoff zu Helium. Trotz der enormen Abstrahlung von Energie in Form von elektromagnetischen Wellen und Materie, hält sie eine Oberflächentemperatur von rund 5500 °C. Wenn wir uns vorstellen, wie winzig der Raumwinkel ist, der beispielsweise auf eine Photovoltaikanlage trifft, können wir die immense Energiemenge, die die Sonne ins Weltall abstrahlt, erahnen.
In etwa 5—5,5 Milliarden Jahren wird aus dem heutigen Gelben Zwerg ein Roter Riese, der ein Drittel unseres Himmels bedecken und die Erde in geschmolzene Lava verwandeln wird. Bis dahin haben wir jedoch ausreichend Zeit, um uns um Energieautarkie und die Vermeidung fossiler Brennstoffe zu kümmern. Um festzustellen, ob das grundsätzlich möglich ist, muss der Energieverbrauch der Menschheit erhoben werden.
Der immense Energieverbrauch der Menschheit
Die Menschheit verbrennt täglich rund 15 Millionen Tonnen Öl, 25 Millionen Tonnen Kohle und 11 Milliarden Kubikmeter Gas, was einem Energiebedarf von 750 Terawattstunden entspricht. Theoretisch könnte eine quadratische Fläche von 700 Kilometern Seitenlänge mit Photovoltaikmodulen diesen gesamten Weltenergiebedarf decken. Wenn genannte Fläche über die großen Wüsten der Welt verteilt und mit modernen elektrischen Netzen verbunden wäre, könnte dies zu jeder Tages- und Nachtzeit sowie zu jeder Jahreszeit zu 100 % möglich sein.
Photovoltaik und Infrarotheizungen: Eine überraschende Synergie
Als Geschäftsführer der easyTherm GmbH gehe ich diesen Fragestellungen seit 20 Jahren nach. Besonders wichtig ist, ob photovoltaisch erzeugter Strom auch für unsere hocheffizienten Infrarotheizungen genutzt werden kann. Ich bekomme von Energieberatern und anderen „Experten“ immer wieder zu hören, im Winter scheine zu wenig Sonne für den Betrieb einer Heizung. Meine Antwort: „und in der Nacht scheint gar keine!“ Aber wie lässt sich das Problem des elektrischen Heizens mit Photovoltaikstrom lösen?
Erfolgreiche Praxisbeispiele
Es gibt beeindruckende Beispiele. Nehmen wir einen tristen DDR-Plattenbau, der zu tausenden vor allem im Osten Europas steht. Der Abriss solcher Mehrfamilienhäuser wäre eine Verschwendung der darin enthaltenen grauen Energie. Mit geeigneten Sanierungskonzepten nach Prof. Dipl.-Ing. Timo Leukefeld ist es jedoch möglich, solche Gebäude mit hoher Energieautarkie auszustatten.
Die Gebäude werden großflächig mit Photovoltaik ausgerüstet und entsprechende Batteriespeicher ermöglichen einen Ausgleich von Tag und Nacht. In Aschersleben hat die Wohnbaugenossenschaft AGW nach diesem europaweit einzigartigen Konzept ehemalige Plattenbauten in hochgradig autarke Gebäude verwandelt, die dank Pauschalmiete und Energieflatrate bezahlbares, nachhaltiges Wohnen neu definieren.
Wesentliche Voraussetzungen für die Wärmeerzeugung sind die hocheffizienten Infrarotheizungen von easyTherm und der von Leukefeld entwickelte Autarkieboiler® für die nachhaltige Warmwassererzeugung. Damit kann der überwiegende Anteil aller von den Bewohnern verbrauchten Energien (Haushaltsstrom, Raumwärme, Warmwasser und Elektromobilität) am Objekt selbst hergestellt werden.
Mit diesem Konzept sind rund 50-65 % Autarkie auch in derartigen Plattenbetonbauten möglich – über ein gesamtes Jahr, also inklusive Winter. Entscheidend für eine seriöse Bestimmung des Autarkiegrades ist, dass diese Berechnung und das Monitoring nicht bilanziell erfolgt, sondern nach einer dynamischen Gebäude-Simulation. Schon in der Konzeptionierungsphase ist der Quotienten zwischen der eigenabgedeckten Energie und dem gesamten jährlichen Energieverbrauch die wichtigste Kenngröße. Auch das entsprechende Monitoring der Ergebnisse für den praktischen Nachweis erfolgt über diese Kennzahl. Erzeugte Überschüsse werden dabei nicht gegengerechnet.
Im Neubau sind noch höhere Autarkieraten möglich. Ein Beispiel der Firma Rössler Wohnbau GmbH in Ehingen/Bayern erreicht mit dieser Methode und easyTherm® Infrarotheizungen sogar über 80 % Autarkie. In diesem Mehrfamilienhaus mit fünf Wohneinheiten beträgt die jährliche Stromrechnung nur € 50,- – nicht pro Familie, sondern für das ganze Gebäude!
Wärmepumpen vs. Infrarotheizungen: Ein Vergleich
Die Frage, ob eine Wärmepumpen-Anlage diese Autarkiegrade noch verbessern könnte, wird mit einem klaren Nein beantwortet. Der Grund ist folgender: Energieautarkie ist überwiegend leistungs- und nicht energielimitiert. Es muss also möglichst zu jedem Zeitpunkt des Tages der aktuelle Verbrauch gedeckt sein. Eine Energiebilanz bringt da nicht viel. Das hocheffiziente Infrarot-Heizungssystem von easyTherm hat den entscheidenden Vorteil sehr geringer elektrischer Lasten. Damit ist dieses wichtige Kriterium für möglichst hohe Autarkie am besten durch die hocheffiziente easyTherm®-Heizung erfüllt.
Außerdem müssen gerade im Vermietungsprozess für leistbares Wohnen auch die Investitionskosten berücksichtigt werden. Im Regelfall sind eine easyTherm® Infrarotheizung, die Photovoltaikanlage und der Autarkie-Warmwasserboiler um den gleichen Preis zu erhalten wie die Wärmepumpenanlage alleine. Nur mit der hocheffizienten easyTherm® Infrarotheizung können Mieten mit Energieflat, bei der alle Energieverbräuche wie Haushaltsstrom, Heizenergie und Warmwasser der Mieter pauschal abgegolten werden, im Bereich € 11,50—€ 14,50 pro Quadratmeter und Monat erreicht werden. Dies stellt ein entscheidender Vorteil für sowohl für Mieter als auch Vermieter dar, die mit höheren Mietrenditen rechnen können.
Servicefreiheit und Resilienz der easyTherm® Infrarotheizung
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Servicefreiheit und hohe Resilienz der easyTherm® Infrarotheizung, was für die Berechnung einer Pauschalmiete von besonderer Bedeutung ist. Die elektrischen Systeme sind weitgehend wartungsfrei. Bei einem hydraulischen Wärmepumpensystem mit tausenden Teilen und mehreren Kilometern Rohrleitung ist dies nicht gegeben. Eine Gesamtkostenkalkulation nach VDI 2067 zeigt klar: Bei den aus betriebs-, verbrauchs- und kapitalgebundenen Kosten bestehenden Gesamtkosten überwiegen bei einer Wärmepumpenanlage die kapitalgebundenen Kosten.
Bei dem kompletten Autarkiekonzept hingegen entstehen gewissermaßen negative Verbrauchskosten (die Photovoltaikanlage mit Speicherung erzeugt mehr Energie als die Heizung verbraucht), die den kapitalgebundenen Kosten gegengerechnet werden können. Ebenso ist die easyTherm® Infrarotheizung absolut frei von Service und Wartung. Die so entstehenden Gesamtkosten können bis auf ein Fünftel der Gesamtkosten der Wärmepumpenheizung reduziert werden. Wieder ein entscheidender Vorteil zur Bildung einer Pauschalmiete!
Fazit: Einfamilienhäuser und Energieautarkie
Natürlich gilt eine ähnliche Rechnung auch für Einfamilienhäuser. Nach VDI 2067 ermittelte Gesamtkosten der Wärmepumpenanlage von € 4.000-€ 5.000 pro Jahr stehen € 500-€ 1.000 Gesamtkosten für die Kombination aus easyTherm® Infrarotheizungen, Photovoltaik und Batteriespeicher gegenüber. Photovoltaik und easyTherm® Infrarotheizungen sind also sowohl kosten- als auch energieoptimal kombinierbar. In Kombination und der richtigen Abstimmung mit einer elektrischen Batterie und dem Autarkie-Boiler stellt sich hochgradige Energieautarkie im Wohnbau ein.
DI Günther Hraby ist seit 2010 Mitgründer und geschäftsführender Gesellschafter der Firma easyTherm GmbH. Dabei ist er auch Ausbildner bei der E-Akademie zum Thema „Heizungstechnik“ sowie seit 2016 Vorstand der IG Infrarot Austria und Vorstand der EIHA (European Infrared Heating Association mit Sitz in Brüssel). Er besitzt in diesen Funktionen fundiertes Wissen zum Thema Energie, Wohnen, Heizen und insbesondere über Energieautarken Wohnbau und arbeitete am „Energiemasterplan der Republik Österreich“ im Auftrag des Bundeskanzleramtes mit.
Weitere bekleidete Funktionen: Vorstand und Vorsitzender des Beirates der e-Marke Austria bis 2023, Vorstand im Bundesverband Wärmewende; Mitglied im Ausschuss für Energie, Ökologie und Ressourcen der Industriellenvereinigung Österreich; Mitglied im Komitee 235 („Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden“) am Austria Standards International Institute; Mitglied des Landesinnungsausschusses Elektrotechnik. Gerne wird er auch als Keynote Speaker mit den Spezialthemen Energie, Autarkie und Zukunft von Banken und Energieanbietern für Kundenveranstaltungen gebucht.
